KR101711012B1 - COLORIMETRIC DETECTION SENSOR AND METHOD FOR p-PHENYLENEDIAMINE USING SILVER NANOPARTICLES MODIFIED WITH POLYETHYLENE GLYCOL - Google Patents

COLORIMETRIC DETECTION SENSOR AND METHOD FOR p-PHENYLENEDIAMINE USING SILVER NANOPARTICLES MODIFIED WITH POLYETHYLENE GLYCOL Download PDF

Info

Publication number
KR101711012B1
KR101711012B1 KR1020150059151A KR20150059151A KR101711012B1 KR 101711012 B1 KR101711012 B1 KR 101711012B1 KR 1020150059151 A KR1020150059151 A KR 1020150059151A KR 20150059151 A KR20150059151 A KR 20150059151A KR 101711012 B1 KR101711012 B1 KR 101711012B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phenylenediamine
detection sensor
colorimetric detection
colorimetric
peg
Prior art date
Application number
KR1020150059151A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160127566A (en
Inventor
이강봉
남윤식
이수진
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020150059151A priority Critical patent/KR101711012B1/en
Publication of KR20160127566A publication Critical patent/KR20160127566A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101711012B1 publication Critical patent/KR101711012B1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N31/00—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods
    • G01N31/22—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using chemical indicators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G5/00—Compounds of silver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/251—Colorimeters; Construction thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; viscous liquids; paints; inks
    • G01N33/32—Paints; inks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Abstract

본 발명은 p-페닐렌디아민(p-phenylenediamine, PPD) 검출을 위한 폴리에틸렌글리콜-개질 은 나노입자를 포함하는 비색검출센서 및 이를 이용한 비색검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 티올기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜 메틸에테르 티올[poly(ethylene glycol) methyl ether thiol, PEG-MET] 고분자로 개질된 은 나노입자(silver nanoparticle)를 비색검출센서에 사용함으로써, 천이나 모피 염색의 아라미드 의류산업, 잉크 및 인쇄 출판 산업, 문신, 화장품, 모발 염색제 등의 미용산업에 사용되는 파라 형태의 페닐렌디아민을 종래에 비해 간편하게 검출할 수 있으며, p-페닐렌디아민에 대한 선택성, 민감성 및 정량성(定量性)이 우수하여 활용가치가 매우 높은 비색검출센서 및 이를 이용한 비색검출방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a colorimetric detection sensor including polyethylene glycol-modified silver nanoparticles for detecting p-phenylenediamine (PPD) and a colorimetric detection method using the colorimetric sensor. More particularly, the present invention relates to a colorimetric detection sensor comprising a polyethylene glycol By using silver nanoparticles modified with polymer modified with methyl ether thiol (PEG-MET) polymer in a colorimetric detection sensor, it is possible to produce a wide variety of products including aramid clothing industry, ink and printing publishing industry , Para-form phenylenediamine used in the cosmetic industry such as cosmetics, hair dyes, tattoos, and the like can be easily detected compared with conventional ones, and excellent selectivity, sensitivity and quantitative properties for p-phenylenediamine And a colorimetric detection method using the colorimetric detection sensor.

Description

p-페닐렌디아민 검출을 위한 폴리에틸렌글리콜-개질 은 나노입자를 이용하는 비색검출센서 및 이를 이용한 비색검출방법{COLORIMETRIC DETECTION SENSOR AND METHOD FOR p-PHENYLENEDIAMINE USING SILVER NANOPARTICLES MODIFIED WITH POLYETHYLENE GLYCOL}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a colorimetric detection sensor using nanoparticles and a colorimetric detection method using the same, and more particularly, to a colorimetric detection sensor using nanoparticles and a colorimetric detection method using the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 p-페닐렌디아민(p-phenylenediamine, PPD 또는 1,4-phenylenediamine) 검출을 위한 폴리에틸렌글리콜-개질 은 나노입자를 포함하는 비색검출센서 및 이를 이용한 비색검출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 티올기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜 메틸에테르 티올[poly(ethylene glycol) methyl ether thiol, PEG-MET] 고분자로 개질된 은 나노입자(silver nanoparticle)를 비색검출센서에 사용함으로써, 천이나 모피 염색의 아라미드(aramid) 의류산업, 잉크 및 인쇄 출판 산업, 문신, 화장품, 모발 염색제 등의 미용산업에 사용되는 파라 형태의 페닐렌디아민을 종래에 비해 간편하게 검출할 수 있으며, p-페닐렌디아민에 대한 선택성, 민감성 및 정량성(定量性)이 우수하여 활용가치가 매우 높은 비색검출센서 및 이를 이용한 비색검출방법에 관한 것이다.The present invention relates to a colorimetric detection sensor including polyethylene glycol-modified nanoparticles for detecting p-phenylenediamine (PPD or 1,4-phenylenediamine) and a colorimetric detection method using the same. More particularly, By using a silver nanoparticle modified with a polyethylene glycol methyl ether thiol (PEG-MET) polymer having a thiol group in a colorimetric detection sensor, an aramid ) Para-type phenylenediamines used in the cosmetics industry such as the clothing industry, ink and printing publishing industry, tattoos, cosmetics, and hair dyes can be easily detected compared with conventional ones, and the selectivity, And more particularly, to a colorimetric detection sensor having excellent quantitative characteristics and a very high utilization value, and a colorimetric detection method using the same.

p-페닐렌디아민은 염료의 화학적 중간 생성물, 아라미드 섬유의 화학적 중간 생성물, 휘발유의 항산화제인 N,N-이중치환-p-페닐렌디아민류의 화학적 중간 생성물로 사용된다. p-Phenylenediamine is used as a chemical intermediate for dyes, chemical intermediates for aramid fibers, and N, N-dibromo-p-phenylenediamines which are antioxidants of gasoline.

모발 염색에 사용되는 염색약은 색상에 따라 그 성분이 다른데, 예를 들어 염색약에 포함된 성분 중 흑색은 p-페닐렌디아민, 적색은 모노니트로-p-페닐렌디아민 등으로, 여러 물질이 사용되고 있다. 발암성이 의심되는 m-페닐렌디아민과 o-페닐렌디아민은 사용이 금지되고 있으나, 오히려 파라(para) 형태가 오르토(ortho),　메타(meta) 형태보다 더 자극적이며 독성이 더 강한 것으로 보고되기도 하였다(식품의약품 안전평가원, p-phenylene diamine). The dyes used for dyeing hair vary in their composition depending on the color. For example, among the components contained in the dye, black is p-phenylenediamine and red is mononitro-p-phenylenediamine, and various materials are used . Although the use of m-phenylenediamine and o-phenylenediamine suspected of carcinogenicity is prohibited, it is reported that the para form is more irritating and more toxic than the ortho and meta forms (Food and Drug Safety Evaluation Institute, p-phenylene diamine).

일반적으로 p-페닐렌디아민은 섭취, 피하, 정맥 및 복강을 통해 흡수되며, 재생 불량성 빈혈과 관련된 치명적인 간 손상을 일으키고, 모발 염색제와 같이 피부와 접촉시 현기증, 빈혈, 위염, 박탈 피부염을 일으켜 심지어 사망에 이르기도 한다. 또한, 모피 염색 산업체의 근로자에게 천식 및 기타 호흡계 증상을 유발한다. 일반적으로 p-페닐렌디아민은 자극성이 있고, 사진 감광제로 작용하며, 독성이 강해 환경에 매우 유해하다. 이러한 유해성으로 인해 제품중 p-페닐렌디아민의 함량 수치를 3% 이하로 제한하고 있으나, 국내에서 사용되는 많은 제품들은 이 수치를 초과하는 경우가 많으며, 유럽의 독일, 프랑스, 스웨덴에서는 p-페닐렌디아민의 사용을 금지하고 있다. In general, p-phenylenediamine is absorbed through ingestion, subcutaneous, intravenous and intraperitoneal routes, resulting in fatal liver damage associated with aplastic anemia, and may cause dizziness, anemia, gastritis, It also leads to death. It also causes asthma and other respiratory symptoms to workers in the fur dyeing industry. In general, p-phenylenediamine is irritant, acts as a photosensitizer, and is toxic and very harmful to the environment. Due to these hazards, the content of p-phenylenediamine in products is limited to 3% or less. However, many products used in the domestic market often exceed this value. In Europe, Germany, France and Sweden, It prohibits the use of lendiamine.

기존의 페닐렌디아민 검출 방법으로는, 고성능 액체 크로마토그래피(HPLC)(산화형 염모제의 p-페닐렌디아민 등 알레르기 유발물질 분석), 박막층 크로마토그래피(TLC), 가스 크로마토그래피, 모세관 전기영동법 및 초고성능 액체크로마토그래피(UPLC)를 이용한 분석방법이 보고되었다. Conventional methods for detecting phenylenediamine include high performance liquid chromatography (HPLC) (analysis of allergenic substances such as p-phenylenediamine in oxidized type hair dyes), thin film layer chromatography (TLC), gas chromatography, capillary electrophoresis, Analytical methods using high performance liquid chromatography (UPLC) have been reported.

의약외품에 관한 기준 및 시험방법(Korean Quasi-Drug Codex, KQC)에 따라 식품의약품안전청에 보고된 방법은 TLC 방법에 의한 확인시험을 하도록 되어 있으나, 이는 다양한 색상과 함량을 가진 제품의 유효성분을 검사하기에는 매우 어려운 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 금, 은 및 구리 등 다양한 금속 나노입자의 표면 플라즈몬 공명현상과 형광의 발현을 이용하게 되었다. The method reported by the Korean Food and Drug Administration under the Korean Quasi-Drug Codex (KQC) for quasi-drugs is to be carried out by the TLC method, There is a very difficult problem to do. To solve these problems, surface plasmon resonance of various metal nanoparticles, such as gold, silver and copper, and the expression of fluorescence were utilized.

은 나노입자(AgNPs)의 결합(assembling) 및 응집(aggregation)은 나노입자에서 발생하는 지역 표면 플라즈몬 공명(localized surface plasmon resonance, LSPR) 현상에 기인하며, 이를 대상으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 은 나노입자의 결합과 응집은 나노입자 상호간의 평균 거리가 감소하면서 발생되며, 색상의 변화를 가져온다. 이러한 색상 변화는 육안으로 관찰하거나, UV-vis 장비, 형광장비(fluorometer)를 이용하여 흡광도를 측정함으로써 알 수 있다. 나노입자들을 개질하여 선택된 분자들과 결합시키면 표면 플라즈몬 공명현상으로 인하여 색상이 변화되기 때문에, 특정 분자들의 인식 시스템에 응용될 수 있으므로, 생화학적 검사와 금속이온 검출 등 많은 분야에서 연구가 진행되고 있다. The assembling and aggregation of silver nanoparticles (AgNPs) is due to the localized surface plasmon resonance (LSPR) phenomenon that occurs in nanoparticles, and many studies have been conducted on this. The binding and aggregation of silver nanoparticles occurs as the average distance between nanoparticles decreases, resulting in a change in color. This color change can be observed by visual observation or by measuring the absorbance using a UV-vis instrument or a fluorometer. Since nanoparticles are modified and coupled with selected molecules to change the color due to surface plasmon resonance, they can be applied to recognition systems of specific molecules, and thus research is being conducted in many fields such as biochemical tests and metal ion detection .

은 나노입자의 응집은 이웃 나노입자의 교차응집(crosslinking aggregation)과 비교차 응집(non-crosslinking aggregation)을 포함하며, 전자는 주로 은 나노입자 표면에 연결체(linker)을 붙여 대상 물질을 검지한다. 후자는 입자 상호간에 특수한 결합 형식, 즉 배위결합(coordinative interaction), 정전기적 결합(electrostatic interaction), 수소결합(H-bonding), 두 분자간의 이중의 분자인식(double molecular recognition), 및 초분자간의 상호인력(supramolecular interaction)에 의해 응집 현상이 발생한다(small, 8(2012), 1442-1448). Agglomeration of silver nanoparticles involves crosslinking aggregation of neighboring nanoparticles and non-crosslinking aggregation. Electrons are detected mainly by attaching a linker to the surface of the silver nanoparticles . In the latter, there is a special type of bonding between particles: coordinative interaction, electrostatic interaction, hydrogen bonding (H-bonding), double molecular recognition between two molecules, Aggregation occurs by supramolecular interaction (small, 8 (2012), 1442-1448).

티올 말단기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜 메틸에테르 티올(PEG-MET)은 금 나노입자와 은 나노입자의 표면에 기능성을 부여하고, 체내 안정성과 체내 세망내피계(reticular endothelial system) 회피를 위한 매질(capping system)로서 많은 연구자들에 의하여 사용되고 있다. 이러한 PEG-MET로 개질된 금 나노입자 시스템은 생체분자 또는 약물에 많이 사용되고 있다(Gold Bull 44(2011) 99-105). Polyethylene glycol methyl ether thiol (PEG-MET) with a thiol end group imparts functionality to the surfaces of gold nanoparticles and silver nanoparticles and provides a capping system for the stability of the body and avoidance of the reticular endothelial system ) Have been used by many researchers. Such a PEG-MET modified gold nanoparticle system is widely used for biomolecules or drugs (Gold Bull 44 (2011) 99-105).

춘리(Chun Li) 외 다수의 연구자들은 금 나노입자 표면을 PEG화하여 약물의 전달과 진단 음영제로서의 사용을 제안한 바 있다. 또한, PEG의 분자량, 부착 리간드의 종류, 및 금 나노입자 표면에서의 PEG 안정성과 특성에 따른 효과를 연구하였다(Biomaterials. 30(2009) 1928-1936). Chun Li et al. Have proposed the use of gold nanoparticle surfaces as PEGs for drug delivery and diagnostic shadowing. In addition, the effect of PEG on the molecular weight, type of attached ligand, and PEG stability and properties on the surface of gold nanoparticles was studied (Biomaterials. 30 (2009) 1928-1936).

왕 치옹(Wang Qiong)과 야오 쇼우주오(Yao Shouzhuo) 등의 연구자들은　플라즈마 공명현상을 이용하여 금 나노입자에 폴리-ortho-페닐렌디아민을 부착시켜 항체를 고정시키고 면역검사에 활용하였다(Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 63 (2008) 254-261). Researchers such as Wang Qiong and Yao Shouzhuo used plasma resonance to attach poly-ortho-phenylenediamine to gold nanoparticles to immobilize antibodies and use them for immunoassays (Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 63 (2008) 254-261).

p-페닐렌디아민은 아라미드 플라스틱, 아라미드 섬유, 합성 모발 염색약, 모피 염색약 등 우리 주변의 생활용품에서 흔히 검출될 수 있는데, LD50(반수치사량)이　0.028 mg/L로 매우 유해한 물질이다. 따라서, 생활환경에서 유해한 p-페닐렌디아민을 신속하게 분석 및 검출하고 모니터링하여 p-페닐렌디아민을 제거하며 실시간 측정과 지속적 관리를 가능하게 하는 기술이 요구된다. 그러나, 국내에서는 아직 이러한 연구 개발에 많은 연구자들이 참여하지 않고, 국가적으로도 정책적인 지원이 미흡한 실정이다. p-Phenylenediamine can be detected frequently in household items such as aramid plastic, aramid fiber, synthetic hair dye, and fur dye, and LD 50 (half lethal dose) is very harmful as 0.028 mg / L. Therefore, there is a need for a technique that enables quick analysis, detection and monitoring of harmful p-phenylenediamine in a living environment to remove p-phenylenediamine and real-time measurement and continuous management. However, in Korea, many researchers do not participate in such research and development.

한편, 금속 나노 입자를 활용한 비색센서는 바이오, 의약품, 생활용품 및 환경 오염물질에 있어 대상물질을 검출하는 것으로, 장치 위주의 기술로부터 탈피하여, 현장 분석이 가능하고 휴대가 간편하며 실시간 분석이 가능한 장점이 있다.On the other hand, the colorimetric sensor using metal nanoparticles detects the target substance in bio, medicine, household goods and environmental pollutants. It is able to perform on-site analysis, easy portability, real-time analysis There are advantages.

본 발명의 목적은,　아라미드 플라스틱 생활용품, 아라미드 섬유 등의 전구체이며,　모발 염색약　성분인 p-페닐렌디아민을 모니터링 하는데 있어 선택과 감도가 매우 높은, 은 나노입자를 포함하는 비색센서를 개발함에 있으며, 리간드의 양, pH 등을 최적화하여, 장치 위주의 종래기술로부터 탈피하여, 현장에서 간편하게 실시간으로 p-페닐렌디아민을 탐지하고, p-페닐렌디아민 농도를 측정할 수 있는 기반을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to develop a colorimetric sensor including silver nanoparticles, which is a precursor of aramid plastic household goods, aramid fibers and the like, and has high selectivity and sensitivity in monitoring p-phenylenediamine as a hair dye agent , The amount of the ligand, the pH, and the like are optimized to provide a basis for detecting the p-phenylenediamine in a simple and real-time manner in the field and measuring the p-phenylenediamine concentration .

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 p-페닐렌디아민 비색검출방법은, 은 나노입자의 크기, 표면개질제의 선택, 반응시간의 단축, 색 변화 등의 중요 요소들을 확립하고, 리간드의 양, 반응온도 및 pH를 조절하여 검출 반응시 감도 및 색 변화를 최적함으로써, 육안 또는 분광광도계나 형광광도계와 같은 간단한 장비를 가지고 현장에서 실시간으로 검지 및 정량할 수 있는 비색센서를 제공한다. The p-phenylenediamine colorimetric detection method for achieving the object of the present invention described above can be achieved by establishing important factors such as the size of silver nanoparticles, selection of a surface modifier, shortening of reaction time, color change, The present invention provides a colorimetric sensor capable of detecting and quantifying in real time on the spot with a simple device such as a naked eye, a spectrophotometer or a fluorescence photometer by adjusting the reaction temperature and pH to optimize the sensitivity and color change during the detection reaction.

본 발명에 따른 비색검출센서는 p-페닐렌디아민 검출을 위한 비색검출센서로서, 100 nm 이하의 직경을 가지며, 폴리에틸렌 글리콜 메틸에테르 티올[poly(ethylene glycol) methyl ether thiol, PEG-MET]로 표면이 개질된 은(Ag) 나노입자를 포함한다.The colorimetric detection sensor according to the present invention is a colorimetric colorimetric sensor for detecting p-phenylenediamine and has a diameter of 100 nm or less and is made of polyethylene glycol methyl ether thiol (PEG-MET) And modified silver (Ag) nanoparticles.

상기 은 나노입자는 직경이 1 내지 20 nm인 것이 바람직하다.The silver nanoparticles preferably have a diameter of 1 to 20 nm.

전체 비색검출센서 용액에 대하여 상기 은 나노입자의 농도는 0.1 내지 0.5 mM 이며, PEG-MET의 농도는 6.0 내지 10.0 μM인 것이 바람직하다.For the total colorimetric detection sensor solution, the concentration of the silver nanoparticles is preferably 0.1 to 0.5 mM, and the concentration of PEG-MET is preferably 6.0 to 10.0 μM.

상기 비색검출센서는 p-페닐렌디아민 검출 시 적갈색 또는 적 포도주색으로의 색 변화가 나타난다.When the p-phenylenediamine is detected, the colorimetric detection sensor shows a color change to reddish brown or red wine color.

상기 p-페닐렌디아민의 검출 농도는 상기 비색검출센서의 색변화를 분광광도계, 형광광도계, 또는 색도계로 측정함으로써 정량화될 수 있다.The detection concentration of the p-phenylenediamine can be quantified by measuring the color change of the colorimetric detection sensor with a spectrophotometer, a fluorescence photometer or a colorimeter.

상기 비색검출센서는 pH 6 내지 9의 범위에서 p-페닐렌디아민을 검출할 수 있다.The colorimetric detection sensor is capable of detecting p-phenylenediamine in the range of pH 6 to 9.

상기 비색검출센서는 40 내지 60 ℃ 범위의 반응온도에서 p-페닐렌디아민을 검출할 수 있다. 좋기로는, 45 내지 55 ℃ 범위의 반응온도에서 p-페닐렌디아민을 검출할 수 있다.The colorimetric detection sensor can detect p-phenylenediamine at a reaction temperature ranging from 40 to 60 占 폚. Preferably, p-phenylenediamine can be detected at a reaction temperature ranging from 45 to 55 占 폚.

상기 비색검출센서의 p-페닐렌디아민 검출가능 농도는 0.1 mM 이상이다.The detectable concentration of p-phenylenediamine in the colorimetric detection sensor is 0.1 mM or more.

상기 비색검출센서에서 p-페닐렌디아민의 구조 이성질체 o-페닐렌디아민(OPD) 및 m-페닐렌디아민(MPD)은 검출되지 않는다.(OPD) and m-phenylenediamine (MPD) of p-phenylenediamine are not detected in the colorimetric detection sensor.

또한, 본 발명에 따른 비색검출방법은 p-페닐렌디아민을 검출하는 비색검출방법으로서, Also, the colorimetric detection method according to the present invention is a colorimetric detection method for detecting p-phenylenediamine,

비색검출센서에 검출대상 시료를 투입하는 투입단계; 및An input step of inputting a sample to be detected into a colorimetric detection sensor; And

상기 비색검출센서의 색 변화에 의해 검출대상 시료 내의 0.1 mM 이상의 p-페닐렌디아민을 검출하는 감지단계를 포함하는 것인 비색검출방법으로서, Detecting a p-phenylenediamine of 0.1 mM or more in the sample to be detected by the color change of the colorimetric detection sensor,

상기 비색검출센서는, 100 nm 이하의 직경을 가지며, PEG-MET로 표면이 개질된 은 나노입자를 포함한다.The colorimetric detection sensor includes silver nanoparticles having a diameter of 100 nm or less and surface-modified with PEG-MET.

상기 투입단계 이전에, 상기 나노입자의 안정성 및 감도 증진을 위하여 비색검출센서의 pH 및 온도를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include adjusting pH and temperature of the colorimetric detection sensor to enhance the stability and sensitivity of the nanoparticles before the step of injecting.

상기 투입단계에서의 비색검출센서가 나타내는 색 방출 파장은 400 내지 700 nm의 범위를 포함하고, 상기 검출대상 시료 내에 p-페닐렌디아민이 존재할 경우, 감지단계에서의 비색검출센서가 나타내는 색 방출 파장은 300 내지 370 nm의 범위를 포함한다.Wherein the color emission wavelength indicated by the colorimetric detection sensor in the applying step includes a range of 400 to 700 nm, and when p-phenylenediamine is present in the sample to be detected, the color emission wavelength Includes a range of 300 to 370 nm.

상기 감지단계에서 비색검출센서의 330nm에서의 흡광도는 0.1 내지 1.5이며, 좋기로는 0.4 내지 0.9 이다. In the sensing step, the absorbance of the colorimetric detection sensor at 330 nm is 0.1 to 1.5, preferably 0.4 to 0.9.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 표면개질된 은 나노입자가 p-페닐렌디아민과 어떻게 결합 및 응집하는지 분자단위로 보여주는 모식도이며, 도 1b는 응집시의 결합을 나타내는 구조도이다. FIG. 1A is a schematic diagram showing how the surface-modified silver nanoparticles bind and aggregate with p-phenylenediamine in a molecular unit according to an embodiment of the present invention, and FIG.

도 1a 및 도 1b를 보면, PEG-MET은 분자내의 티올(-SH)기에 의하여 은 나노입자의 표면에　결합하고, 이때 비색검출센서 용액의 색은 노란색이다. 여기에 검출 대상인 p-페닐렌디아민이 수소 결합으로 PEG-MET에 부착됨으로써, 은 나노입자들을 서로 연결하는 응집 현상을 통해 색 변화가 일어난다(적갈색). 여기서, PEG-MET은 자기 조립(self-assembly)에 의하여 은 나노입자 표면에 결합을 형성하고, 은 나노입자의 표면에 결합된 PEG-MET는 응집을 일으킬 수 있는 나노입자간의 연결자(linker)로서의 역할을 한다. 1A and 1B, PEG-MET binds to the surface of silver nanoparticles by a thiol (-SH) group in the molecule, and the color of the colorimetric detection sensor solution is yellow. In this case, the p-phenylenediamine to be detected is attached to PEG-MET by hydrogen bonding, so that color change occurs due to agglomeration phenomenon connecting silver nanoparticles to each other (reddish brown). Here, PEG-MET forms a bond on the surface of silver nanoparticles by self-assembly, and PEG-MET bonded on the surface of silver nanoparticles serves as a linker between nanoparticles that can cause aggregation. It plays a role.

은 나노입자에 PEG-MET이 결합한 후 p-페닐렌디아민을 첨가하면, p-페닐렌디아민의 파라(para) 위치에 존재하는 두 개의 아민기(-NH2)가 각각 서로 다른 두 개의 PEG-MET의 산소 원자와 수소결합을 형성하여 은 나노입자들이 서로 응집하게 된다(도 1b 참조). 이는 p-페닐렌디아민 내에 두 개의 아민기(-NH2)가 파라 위치에 존재하기 때문에 흩어져 있는 은 나노입자들과 어떠한 입체 장애도 없이 수소결합할 수 있기 때문이다. 반면에, 하기 표 1에 나타낸 m-페닐렌디아민, o-페닐렌디아민, 및 실시예 5에 기재된 여러 종류의 발암성 아민들은 분자의 구조상 입체 장애 때문에 본 발명에 따른 나노입자들과 결합을 형성하기 어렵다.The addition of p-phenylenediamine after the binding of PEG-MET to the silver nanoparticles results in two amine groups (-NH 2 ) present at the para position of p-phenylenediamine, And forms a hydrogen bond with the oxygen atom of MET, so that the silver nanoparticles cohere with each other (see FIG. This is because two amine groups (-NH 2 ) in p-phenylenediamine are present in the para-position, so that they can hydrogen bond with scattered silver nanoparticles without any steric hindrance. On the other hand, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, and the various kinds of carcinogenic amines described in Example 5 shown below in Table 1, bind to the nanoparticles according to the present invention due to the steric hindrance of the molecule It is difficult to do.

이성질체Isomer p-페닐렌디아민(PPD)p-phenylenediamine (PPD) o-페닐렌디아민(OPD)o-phenylenediamine (OPD) m-페닐렌디아민(MPD)m-phenylenediamine (MPD) 구조rescue

Figure 112015041017216-pat00001
Figure 112015041017216-pat00001
Figure 112015041017216-pat00002
Figure 112015041017216-pat00002
Figure 112015041017216-pat00003
Figure 112015041017216-pat00003

페닐렌디아민의 구조 이성질체는 표 1에 나타낸 바와 같이 아민 그룹의 위치에 따라 각각 오르토-, 메타-, 파라-형으로 불리며, 오르토-형과 메타-형 보다 파라-형이 훨씬 더 강한 독성을 갖고 있는 것으로 보고되었다. 도 1b를 보면, PPD는 벤젠 고리에 아민이 대칭적으로 붙어 있어, PEG-MET의 산소와 PPD의 아민기(-NH2)가 구조적으로 쉽게 수소 결합을 형성함을 알 수 있다. 그러나, OPD와 MPD는 아민기의 상호 위치가 60°와 120°로 꺾여 있어 입체 장애 때문에 은 나노입자에 부착된 PEG-MET의 산소와 수소결합을 형성하기가 어려운 것으로 판단된다. 따라서, 본 발명에 따른 비색검출센서는 PPD를 구조 이성질체인 OPD와 MPD과 구별하여 탐지하는 것이 가능하므로, 높은 정확도로 PPD를 검출할 수 있다. The structural isomers of phenylenediamine are referred to as ortho, meta and para-types, respectively, depending on the position of the amine group, as shown in Table 1, and the para-form is much more toxic than the ortho- and meta-types . Referring to FIG. 1B, it can be seen that PPD is symmetrically attached to the benzene ring and the oxygen of PEG-MET and the amine group (-NH 2 ) of PPD form a hydrogen bond easily. However, OPD and MPD are thought to be difficult to form a hydrogen bond with oxygen of PEG-MET attached to silver nanoparticles due to steric hindrance because amine sites are folded at 60 ° and 120 °. Therefore, the colorimetric detection sensor according to the present invention can detect the PPD separately from the structural isomers OPD and MPD, so that the PPD can be detected with high accuracy.

상술한 바와 같은 본 발명의 p-페닐렌디아민 비색검출센서는 현장 분석이 가능하고 휴대가 간편하며 실시간 분석이 가능한 장점이 있어, 주변 환경 현장에서 간편하게 색의 변화를 이용하여 오염원을 검출할 수 있으며, 나노바이오 기술에 응용하여 의약품, 생활용품, 모발용품에 들어 있는 p-페닐렌디아민을 검지할 수 있다. 특히, p-페닐렌디아민을 다른 구조 이성질체(오르토 및 메타)와 구별하여 감지할 수 있으며, 국내에서 이와 관련된 연구가 진행된다면, 향후 생활용품 유해물질 검출센서뿐만 아니라 NT/BT/ET (Nano Technology/Bio Technology/Environment Technology)의 융합 센서시장에서 기술을 선점할 수 있을 것으로 판단된다.The p-phenylenediamine colorimetric detection sensor of the present invention as described above has an advantage of being able to perform in-situ analysis, portability and real-time analysis, and can easily detect a pollutant source using a change in color in a surrounding environment field , P-phenylenediamine contained in medicines, household products, and hair products can be detected by applying to nano-bio technology. In particular, if p-phenylenediamine can be distinguished from other structural isomers (ortho and meta), and research related to this can be conducted in the domestic market, NT / BT / ET (Nano Technology / Bio Technology / Environment Technology) in the fusion sensor market.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 은 나노입자, PEG-MET 및 PPD에 의한 응집현상과 색 변화를 나타낸 모식도, 및 (b) 응집시의 표면개질 은 나노입자와 PPD의 결합을 나타내는 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 (a) 표면개질된 은 나노입자(PEG-AgNPs)의 TEM 사진과 크기 분포도, 및 (b) PPD와 결합하여 응집된 표면개질된 은 나노입자(PPD-PEG-AgNPs)의 TEM 사진과 크기 분포도이다.
도 3은 실시예 1에서 pH 변화에 따른 은 나노입자 용액의 (a) 색 변화 사진, 및 (b) UV-Vis 흡광도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 2에서 PEG-MET의 함량 변화에 따른 비색센서용액의 (a)색 변화 사진, 및 (b) 흡광도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 3에서 최적 함량의 PEG-MET로 개질된 은 나노입자 용액의 (a) pH 변화에 따른 색 변화 사진, 및 (b) 온도 변화에 따른 색 변화 사진이다.
도 6은 실시예 4에서 페닐렌디아민의 이성질체 형태(오르토, 메타, 파라)에 따른 (a) 색 변화 사진, 및 (b) 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 5에서 비색검출센서에 페닐렌디아민과 유사한 구조를 갖는 각종 발암성 아민류를 첨가한 후 (a)색 변화 사진 및 (b) 흡광도에 따른 선택성을 나타낸 UV-Vis 스펙트럼, (c) 330 nm에서의 흡광도를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 6에서 p-페닐렌디아민의 농도에 따른 (a) 색 변화 사진, 및 (b) 330 nm에서의 흡광도 정량곡선을 나타낸 그래프이다. FIG. 1 is a schematic view showing an agglomeration phenomenon and a color change due to nanoparticles, PEG-MET and PPD according to an embodiment of the present invention, and (b) surface modification during agglomeration, Fig.
Figure 2 is a TEM photograph and a size distribution diagram of (a) surface-modified silver nanoparticles (PEG-AgNPs) according to one embodiment of the present invention, and (b) surface- modified silver nanoparticles -PEG-AgNPs).
FIG. 3 is a graph showing a change in color (a) of the silver nanoparticle solution and a change in UV-Vis absorbance of the silver nanoparticle solution according to the pH change in Example 1. FIG.
4 is a graph showing a change in color change (a) and a change in absorbance (b) of the colorimetric sensor solution according to the content of PEG-MET in Example 2. FIG.
FIG. 5 is a photograph of color change according to pH change (a) and color change according to temperature change (b) of silver nanoparticle solution modified with PEG-MET at an optimum content in Example 3.
FIG. 6 is a graph showing a color change photograph (a) and an absorbance (b) according to the isomer form (ortho, meta, para) of phenylenediamine in Example 4.
FIG. 7 is a graph showing the results of (a) color change photographs and (b) UV-Vis spectra showing selectivity according to absorbance, and ) Absorbance at 330 nm.
8 is a graph showing a color change photograph (a) of the color change according to the concentration of p-phenylenediamine in Example 6, and (b) an absorbance determination curve at 330 nm.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

제조예Manufacturing example : 은 나노입자 용액의 제조 : Preparation of silver nanoparticle solution

보로하이드라이드 나트륨(NaBH4)을 2 mM 수용액으로 만든 후 150 mL 를 삼목 플라스크(tri-neck flask)에 넣었다. 질소 조건하에서 30분간 교반하면서 1 mM 염화은(AgNO3) 수용액 45 mL를 천천히 첨가한 후 3시간 이상 교반하였다. 그런 다음, 다시 공기를 통하게 하여 3시간 이상 교반하였다. 반응 후 제조된 은 나노입자 용액을 냉장 보관하였다.
Borohydride sodium (NaBH 4 ) was made into 2 mM aqueous solution and 150 mL was added to a tri-neck flask. 45 mL of a 1 mM aqueous solution of silver chloride (AgNO 3 ) was added slowly while stirring under a nitrogen atmosphere for 30 minutes, followed by stirring for 3 hours or more. Then, air was passed through again and stirred for 3 hours or more. After the reaction, the prepared silver nanoparticle solution was refrigerated.

실시예Example 1:  One: pHpH 변화에 따른 은 나노입자 용액의 안정성  Stability of silver nanoparticle solution with changes

제조예에서 얻은 은 나노입자 용액의 pH에 따른 입자의 색 변화와 안정성을 검사하였다. 1M HCl 및 1M NaOH를 이용하여 pH를 조절하였으며, 각각 pH 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 및 11이 되도록 시료를 만들었다. 각각의 pH를 갖는 시료의 사진을 도 3a에 나타내었고, 각 시료를 UV-Vis로 측정하여 흡광도 스펙트럼을 도 3b에 나타내었다. The color change and stability of the silver nanoparticle solution obtained in the preparation example were examined according to the pH. The pH was adjusted using 1 M HCl and 1 M NaOH and samples were made to pH 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 and 11, respectively. A photograph of the sample having the respective pH is shown in FIG. 3A, and the absorbance spectrum of each sample was measured by UV-Vis and is shown in FIG. 3B.

도 3a를 보면, pH에 따른 색 변화는 투명, 엷은 노란색, 노란색, 갈색 및 회색 등 다양하게 나타났으며, 도 3b으로부터 pH의 변화에 따라 흡광도가 달라짐을 알 수 있다. 또한, pH 6 내지 9 범위에서 은 나노입자가 색 안정성을 가지며, pH 6 내지 9 범위에서 흡광도가 비교적 높음을 알 수 있다.
In FIG. 3A, the color change depending on the pH was varied, such as transparent, pale yellow, yellow, brown and gray. From FIG. 3b, it can be seen that the absorbance varies with the change in pH. Also, it can be seen that the silver nanoparticles have color stability in the range of pH 6 to 9, and the absorbance is relatively high in the range of pH 6 to 9. [

실시예Example 2:  2: PEGPEG -- METMET 함량 변화에 따른 비색센서용액의 안정성  Stability of colorimetric sensor solution according to content

PEG-MET(Sigma-Aldrich 제품) 2.94 mg 을 36.75 mL의 물에 용해시켜, 0.1 mM 농도의 PEG-MET 용액을 제조하였다.2.94 mg of PEG-MET (product of Sigma-Aldrich) was dissolved in 36.75 mL of water to prepare a 0.1 mM PEG-MET solution.

제조예에서 얻은 은 나노입자 용액 1 ml에, 상기 제조된 0.1 mM 농도의 PEG-MET 용액을 각각 0, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 및 100 μL 첨가하여 10개의 비색센서용액을 제조하였다. 각 시료의 사진을 도 4a에 나타내었고, 각 시료를 UV-Vis로 측정하여 흡광도 스펙트럼을 도 4b에 나타내었다. 또한, 80 μL의 PEG-MET이 첨가된 은 나노입자의 TEM 사진과 크기 분포도를 도 2a에 나타내었다.20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 and 100 μL of the prepared 0.1 mM PEG-MET solution were added to 1 ml of the silver nanoparticle solution obtained in Preparation Example, A sensor solution was prepared. A photograph of each sample is shown in FIG. 4A, and each sample is measured by UV-Vis, and the absorbance spectrum is shown in FIG. 4B. A TEM photograph and a size distribution diagram of silver nanoparticles to which 80 μL of PEG-MET was added are shown in FIG.

도 4a를 보면, 0.1 mM PEG-MET 용액 20 μL를 첨가할 경우 투명해지고, PEG-MET 함량이 증가함에 따라 색이 점점 짙어지다가 PEG-MET 용액이 80 μL 첨가된 시료(8 μM PEG-MET)에서 색이 가장 짙었다. 또한, 도 4b에서, 80 μL 까지는 PEG-MET 함량이 증가함에 따라 흡광도가 높아졌으며, PEG-MET을 첨가하지 않은 대조군(Ctrl)을 제외하고는 70 내지 80 μL 첨가시에 가장 높은 흡광도를 보였다.
As shown in FIG. 4A, when 20 μL of a 0.1 mM PEG-MET solution was added, the sample became transparent when the PEG-MET content was increased. A sample (8 μM PEG-MET) containing 80 μL of the PEG- The color was the darkest. Also, in FIG. 4B, the absorbance was increased with increasing PEG-MET content up to 80 μL, and the highest absorbance was obtained when 70-80 μL was added except for the control (Ctrl) without PEG-MET.

실시예Example 3:  3: pHpH 및 온도 변화에 따른 비색센서용액의 안정성 And stability of colorimetric sensor solution with temperature change

실시예 2에서와 같은 방법으로 비색센서용액을 제조하되 PEG-MET의 농도를 8 μM로 고정하였다. 1M HCl 및 1M NaOH를 이용하여 pH가 각각 3 내지 11인 9개의 시료를 준비하고, 각 시료의 사진을 도 5a에 나타내었다.The colorimetric sensor solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that the concentration of PEG-MET was fixed to 8 μM. 9 samples of pH 3 to 11 were prepared using 1 M HCl and 1 M NaOH, and the photographs of each sample are shown in FIG. 5A.

도 5a를 보면 pH의 변화에 따라 색이 다소 변화됨을 알 수 있으며, 실시예 1에 따른 도 3a와 비교하면 색상의 변화가 훨씬 안정되었음을 알 수 있다. 노란색의 흡수 파장인 400 nm에서 pH 3 내지 11의 모든 시료는 매우 높은 흡광도를 나타내었으며, 특히 pH 6의 시료에서 최고의 흡광도를 나타내었다.In FIG. 5A, it can be seen that the color changes slightly according to the change of the pH. It can be understood that the color change is more stable as compared with FIG. 3A according to the first embodiment. All samples with a pH of 3 to 11 at 400 nm, which is the absorption wavelength of yellow, showed a very high absorbance and showed the highest absorbance, especially at a pH of 6.

한편, 상기와 동일한 방법으로 비색센서용액을 제조하고 pH를 6으로 조절하였다. 온도를 각각 20, 30, 40, 50, 60, 70℃로 달리한 6개의 시료를 준비한 다음, 각각의 시료에 p-페닐렌디아민을 첨가하여 0.6 mM의 농도가 되도록 하고, 각각의 반응온도를 유지시키면서, 반응시간(30분, 60분, 90분, 120분, 150분) 별로 사진을 촬영하여 도 5b에 나타내었다. Meanwhile, a colorimetric sensor solution was prepared in the same manner as described above, and the pH was adjusted to 6. Six specimens were prepared at different temperatures of 20, 30, 40, 50, 60, and 70 ° C, p-phenylenediamine was added to each sample to give a concentration of 0.6 mM, The photographs were taken for each reaction time (30 minutes, 60 minutes, 90 minutes, 120 minutes, and 150 minutes) while keeping them, and they are shown in FIG. 5B.

도 5b는 비색센서용액과 p-페닐렌디아민의 반응온도에 따른 색변화를 나타내는데, 반응온도가 낮을 수록 반응시간이 증가하였으며, 반응온도가 높으면 색이 빠르게 변화하였다. 도 5b의 사진을 보면, 반응온도 40 내지 60℃에서는 30분만에 반응이 진행되므로 가장 이상적이었다.
FIG. 5B shows the color change depending on the reaction temperature of the colorimetric sensor solution and p-phenylenediamine. As the reaction temperature is lower, the reaction time is increased. When the reaction temperature is higher, the color is changed rapidly. In the photograph of FIG. 5B, the reaction was most ideal because the reaction proceeded at a reaction temperature of 40 to 60 ° C. within 30 minutes.

실시예Example 4: p- 4: p- 페닐렌디아민Phenylenediamine , m-, m- 페닐렌디아민Phenylenediamine 및 o- And o- 페닐렌디아민에Phenylenediamine 대한 비색센서용액의 선택성 Selectivity of colorimetric sensor solution

제조예에서 얻은 은 나노입자 용액 1 ml에 0.1 mM 농도의 PEG-MET 용액을 80 μL 첨가하여 비색센서용액을 제조하였다. 그런 다음, 실시예 3과 동일한 방법으로 비색센서용액의 pH를 6으로 조절하고, 온도를 40℃로 조절하였다. 비색센서용액에 각각 o-페닐렌디아민(OPD), m-페닐렌디아민(MPD), p-페닐렌디아민(PPD)을 0.6 mM이 되도록 첨가하고 30분간 반응시켰다. 각 시료의 사진을 도 6a에 나타내었고, 각 시료를 UV-Vis로 측정하여 흡광도 스펙트럼을 비교하여 도 6b에 나타내었다. 또한, p-페닐렌디아민으로 응집된 은 나노입자의 TEM 사진과 크기 분포도를 도 2b에 나타내었다.A colorimetric sensor solution was prepared by adding 80 μL of a 0.1 mM PEG-MET solution to 1 mL of the silver nanoparticle solution obtained in Production Example. Then, in the same manner as in Example 3, the pH of the colorimetric sensor solution was adjusted to 6 and the temperature was adjusted to 40 ° C. O-phenylenediamine (OPD), m-phenylenediamine (MPD) and p-phenylenediamine (PPD) were added to the colorimetric sensor solution so as to be 0.6 mM, and reacted for 30 minutes. A photograph of each sample is shown in FIG. 6A, and the absorbance spectra of each sample were measured by UV-Vis, and the results are shown in FIG. 6B. A TEM photograph and a size distribution diagram of silver nanoparticles agglomerated with p-phenylenediamine are also shown in FIG. 2B.

도 6a을 보면, 본 발명에 따른 비색센서용액에 OPD와 MPD를 첨가했을 때는 색 변화가 전혀 일어나지 않은 반면, PPD를 첨가했을 때는 적갈색으로 변화되었다. 도 6b는 UV-vis 스펙트럼의 차이를 보여주는데, 대조군(control), OPD, MPD와는 달리 PPD의 경우 파장 330 nm에서 뿐만 아니라 500 nm에서도 높은 흡광도를 보였다.Referring to FIG. 6A, when OPD and MPD were added to the colorimetric sensor solution according to the present invention, color change did not occur at all, but reddish brown color changed when PPD was added. FIG. 6b shows the difference of the UV-vis spectrum. Unlike the control, OPD and MPD, the PPD showed high absorbance not only at 330 nm but also at 500 nm.

실시예 2에서의 도 2a는 PEG-MET로 기능화된 은 나노입자가 분산되어 있는 모습을 나타내는 TEM 이미지인 반면, 도 2b는 p-페닐렌디아민을 더 첨가하여 은 나노입자가 응집되어 있는 모습을 나타내는 TEM 이미지이다. 2A in Example 2 is a TEM image showing a state in which silver nanoparticles functionalized with PEG-MET are dispersed, whereas FIG. 2B shows a state in which silver nanoparticles are aggregated by further adding p-phenylenediamine ≪ / RTI >

도 2a에서 은 나노입자는 대략 17 nm의 균일한 크기의 입자로 분산되어 있는 형태를 유지하고 있으나, 도 2b에서는 p-페닐렌디아민과 결합하면서 나노입자는 5 내지 7개가 서로 응집되어 있거나, 더 큰 응집체를 형성하고 있다. 응집체 내부에는 p-페닐렌디아민이 매우 작은 입자로 음영 형태를 이루는 모양을 하고 있으며, 응집체는 30 내지 500 nm의 크기 분포도를 갖는다.
In FIG. 2A, the silver nanoparticles are dispersed as uniformly sized particles of about 17 nm. However, in FIG. 2B, five to seven nanoparticles aggregated with p-phenylenediamine, Large aggregates are formed. Inside the aggregate, p-phenylenediamine is in the shape of a shadow with very small particles, and the aggregate has a size distribution of 30 to 500 nm.

실시예Example 5: 발암성  5: Carcinogenicity 페닐아민류에Phenylamine 대한 비색센서용액의 선택성  Selectivity of colorimetric sensor solution

제조예에서 얻은 은 나노입자 용액 1 ml에 0.1 mM 농도의 PEG-MET 용액을 80 μL 첨가하여 비색센서용액을 제조하였다. 그런 다음, 비색센서용액의 pH를 6으로 조절하고, 온도를 40℃로 조절하였다. 비색센서용액에 발암성 페닐렌아민류인 ① 4,4-옥시디아닐린(Oxydianiline), ② 4,4-메틸렌-비스(2-클로로아닐린)(4,4-Methylene-bis(2-chloroaniline)), ③ o-톨리딘(o-Tolidine), ④ 4,4-메틸렌-비스(2-메틸아닐린)(4,4-Methylene-bis(2-methylaniline)), ⑤ 4-클로로아닐린(4-Chloroaniline), ⑥ 2,4-디아미노톨루엔(2,4-Diaminotoluene), ⑦ 4,4'-디아미노 디페닐메탄(4,4'-Diamino diphenylmethane), ⑧ 2-메톡시-5-메틸아닐린(2-Methoxy-5-methylaniline), ⑨ 2-메틸-5-니트로아닐린(2-Methyl-5-nitroaniline), ⑩ 4-클로로-2-메틸아닐린(4-Chloro-2-methylaniline), ⑪ o-톨루이딘(o-Toluidine), ⑫ o-디아니시딘(o-Dianisidine), ⑬ 4-클로로아닐린(4-Chloro aniline), ⑭ 1,4-페닐렌디아민(PPD)을 각각 0.6 mM이 되도록 첨가하였다. 상기 ① 내지 ⑤의 아민은 증류수 및 2-프로판올을 1:1로 혼합한 용매를 사용하여 용액으로 만든 다음 비색센서용액에 첨가하였으며, ⑥ 내지 ⑭의 아민은 증류수를 용매로 사용하여 용액으로 만든 다음 비색센서용액에 첨가하였다.A colorimetric sensor solution was prepared by adding 80 μL of a 0.1 mM PEG-MET solution to 1 mL of the silver nanoparticle solution obtained in Production Example. Then, the pH of the colorimetric sensor solution was adjusted to 6, and the temperature was adjusted to 40 캜. In the colorimetric sensor solution, carcinogenic phenylene amines (1) 4,4-oxydianiline, (2) 4,4-methylene-bis (2-chloroaniline) 4-methylene-bis (2-methylaniline), 4-chloroaniline, o-toluidine, ), ⑥ 2,4-diaminotoluene, ⑦ 4,4'-diamino diphenylmethane, ⑧ 2-methoxy-5-methylaniline ( 2-Methoxy-5-methylaniline, 2-Methyl-5-nitroaniline, 4-Chloro-2-methylaniline, O-Toluidine, o-Dianisidine, 4-Chloroaniline, and 1,4-phenylenediamine (PPD) were each added so as to be 0.6 mM . The amines of (1) to (5) are dissolved in a solvent mixture of distilled water and 2-propanol in a ratio of 1: 1, and then added to the colorimetric sensor solution. Amines of (6) to (14) are prepared by using distilled water as a solvent Colorimetric sensor solution.

각 시료의 사진을 도 7a에 나타내었고, 각 시료를 UV-Vis로 측정하여 흡광도 스펙트럼을 비교하여 도 7b에 나타내었으며, 330 nm에서의 흡광도를 비교하여 도 7c에 나타내었다.A photograph of each sample is shown in FIG. 7A, and each sample is measured by UV-Vis to compare the absorbance spectra thereof, and the absorbance at 330 nm is shown in FIG. 7B.

도 7a의 사진에서, 다른 발암성 아민과는 달리 p-페닐렌디아민의 색이 확연히 적갈색으로 변함을 확인할 수 있으며, 도 7b에서 흡광도 스펙트럼을 보면 p-페닐렌디아민만이 330 nm 부근에서 월등히 높은 흡광도를 보였다. 또한, 도 7c에서 330 nm에서의 흡광도를 비교하면, 본 발명에 따른 비색센서용액은 다른 발암성 아민(① 내지 ⑬번)에 비해 p-페닐렌디아민에 대한 선택성이 2.5배 내지 최대 10배 이상이었다.
In the photograph of FIG. 7A, it can be seen that the color of p-phenylenediamine is distinctly reddish brown, unlike the other carcinogenic amines. In FIG. 7b, the absorbance spectrum shows that only p-phenylenediamine is much higher Absorbance. 7C, the colorimetric sensor solution according to the present invention exhibits a selectivity to p-phenylenediamine of 2.5 times to 10 times or more than that of other carcinogenic amines (1 to 13) .

실시예Example 6: p- 6: p- 페닐렌디아민의Of phenylenediamine 농도에 따른 비색센서용액의 검출  Detection of colorimetric sensor solution by concentration

제조예에서 얻은 은 나노입자 용액 1 ml에 0.1 mM 농도의 PEG-MET 용액을 80 μL 첨가하여 비색센서용액을 제조하였다. 그런 다음, 비색센서용액의 pH를 6으로 조절하고, 온도를 40℃로 조절하였다. p-페닐렌디아민의 정량적인 측정이 가능한지 확인하기 위하여, p-페닐렌디아민을 첨가하여 p-페닐렌디아민의 농도가 각각 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 및 1.0 mM이 되게 하였다. A colorimetric sensor solution was prepared by adding 80 μL of a 0.1 mM PEG-MET solution to 1 mL of the silver nanoparticle solution obtained in Production Example. Then, the pH of the colorimetric sensor solution was adjusted to 6, and the temperature was adjusted to 40 캜. p-phenylenediamine was added so that the concentration of p-phenylenediamine was 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0 mM.

각 시료의 사진을 도 8a에 나타내었고, 각 시료를 UV-Vis로 측정하여, p-페닐렌디아민의 농도에 따른 흡광도(A330 nm)의 정량곡선을 도 8b에 나타내었다.A photograph of each sample is shown in FIG. 8A, and a quantitative curve of absorbance (A330 nm) according to the concentration of p-phenylenediamine is shown in FIG. 8B by measuring each sample with UV-Vis.

도 8a를 보면, p-페닐렌디아민의 농도가 증가함에 따라 노란색에서 차츰 적갈색으로 색상의 변화가 진행됨을 확인할 수 있다. 도 8b에서 회귀직선의 식은 y = 1.3078 x + 0.2040이며, 상관계수는 r2 =　0.9286로 매우 우수하였다. 이를 통해, 본 발명에 따른 비색센서용액은 p-페닐렌디아민에 대한 정량분석이 가능함을 알 수 있다.Referring to FIG. 8A, it can be confirmed that the color changes gradually from yellow to reddish brown as the concentration of p-phenylenediamine increases. In FIG. 8B, the regression line equation was y = 1.3078 x + 0.2040, and the correlation coefficient r 2 = 0.9286 was excellent. Thus, it can be seen that the colorimetric sensor solution according to the present invention can quantitatively analyze p-phenylenediamine.

Claims (15)

p-페닐렌디아민 검출을 위한 비색검출센서로서,
100 nm 이하의 직경을 가지며, 폴리에틸렌 글리콜 메틸에테르 티올[poly(ethylene glycol) methyl ether thiol, PEG-MET]로 표면이 개질된 은(Ag) 나노입자를 포함하는 것인 비색검출센서.A colorimetric detection sensor for detecting p-phenylenediamine,
(Ag) nanoparticles having a diameter of 100 nm or less and surface-modified with polyethylene glycol methyl ether thiol (PEG-MET). 제1항에 있어서,
상기 은 나노입자는 직경이 1 내지 20 nm인 것인 비색검출센서.The method according to claim 1,
Wherein the silver nanoparticles have a diameter of 1 to 20 nm. 제1항에 있어서,
전체 비색검출센서 용액에 대하여 상기 은 나노입자의 농도는 0.1 내지 0.5 mM 이며, PEG-MET의 농도는 6.0 내지 10.0 μM인 것인 비색검출센서.The method according to claim 1,
Wherein the silver nanoparticle concentration is 0.1 to 0.5 mM and the PEG-MET concentration is 6.0 to 10.0 [mu] M with respect to the total colorimetric detection sensor solution. 제1항에 있어서,
상기 비색검출센서는 p-페닐렌디아민 검출 시 적갈색 또는 적포도주색으로의 색 변화가 나타나는 것인 비색검출센서. The method according to claim 1,
Wherein the colorimetric detection sensor exhibits a color change to reddish brown or reddish color when p-phenylenediamine is detected. 제1항에 있어서,
상기 p-페닐렌디아민의 검출 농도는 상기 비색검출센서의 색변화를 분광광도계, 형광광도계, 또는 색도계로 측정함으로써 정량화되는 것인 비색검출센서.The method according to claim 1,
Wherein the detection concentration of the p-phenylenediamine is quantified by measuring a color change of the colorimetric detection sensor with a spectrophotometer, a fluorescence photometer, or a colorimeter. 제1항에 있어서,
상기 비색검출센서는 pH 6 내지 9의 범위에서 p-페닐렌디아민을 검출하는 것인 비색검출센서.The method according to claim 1,
Wherein the colorimetric detection sensor detects p-phenylenediamine in a pH range of from 6 to 9. 제1항에 있어서,
상기 비색검출센서는 40 내지 60℃ 범위의 반응온도에서 p-페닐렌디아민을 검출하는 것인 비색검출센서.The method according to claim 1,
Wherein the colorimetric detection sensor detects p-phenylenediamine at a reaction temperature ranging from 40 to 60 占 폚. 제7항에 있어서,
상기 비색검출센서는 45 내지 55℃ 범위의 반응온도에서 p-페닐렌디아민을 검출하는 것인 비색검출센서.8. The method of claim 7,
Wherein the colorimetric detection sensor detects p-phenylenediamine at a reaction temperature ranging from 45 to 55 占 폚. 제1항에 있어서,
p-페닐렌디아민 검출가능 농도는 0.1 mM 이상인 것인 비색검출센서.The method according to claim 1,
wherein the detectable concentration of p-phenylenediamine is 0.1 mM or more. 제1항에 있어서,
p-페닐렌디아민의 구조 이성질체인 o-페닐렌디아민(OPD) 및 m-페닐렌디아민(MPD)은 검출되지 않는 것인 비색검출센서.The method according to claim 1,
(OPD) and m-phenylenediamine (MPD) which are structural isomers of p-phenylenediamine are not detected. p-페닐렌디아민을 검출하는 비색검출방법으로서,
비색검출센서에 검출대상 시료를 투입하는 투입단계; 및
상기 비색검출센서의 색 변화에 의해 검출대상 시료 내의 0.1 mM 이상의 p-페닐렌디아민을 검출하는 감지단계를 포함하는 것인 비색검출방법으로서,
상기 비색검출센서는, 100 nm 이하의 직경을 가지며, PEG-MET로 표면이 개질된 은 나노입자를 포함하는 것인 비색검출방법. A colorimetric detection method for detecting p-phenylenediamine,
An input step of inputting a sample to be detected into a colorimetric detection sensor; And
Detecting a p-phenylenediamine of 0.1 mM or more in the sample to be detected by the color change of the colorimetric detection sensor,
Wherein the colorimetric detection sensor comprises silver nanoparticles having a diameter of 100 nm or less and surface-modified with PEG-MET. 제11항에 있어서,
상기 투입단계 이전에, 상기 나노입자의 안정성 및 감도 증진을 위하여 비색검출센서의 pH 및 온도를 조절하는 단계를 더 포함하는 것인 비색검출방법.12. The method of claim 11,
Further comprising adjusting the pH and temperature of the colorimetric detection sensor to enhance the stability and sensitivity of the nanoparticle prior to the step of injecting. 제11항에 있어서,
상기 투입단계에서의 비색검출센서가 나타내는 색 방출 파장은 400 내지 700 nm의 범위를 포함하고, 상기 검출대상 시료 내에 p-페닐렌디아민이 존재할 경우, 감지단계에서의 비색검출센서가 나타내는 색 방출 파장은 300 내지 370 nm의 범위를 포함하는 것인 비색검출방법.12. The method of claim 11,
Wherein the color emission wavelength indicated by the colorimetric detection sensor in the applying step includes a range of 400 to 700 nm, and when p-phenylenediamine is present in the sample to be detected, the color emission wavelength Is in the range of 300 to 370 nm. 제11항에 있어서,
상기 감지단계에서 비색검출센서의 330 nm에서의 흡광도는 0.1 내지 1.5 범위인 것인 비색검출방법. 12. The method of claim 11,
Wherein the colorimetric detection sensor in the sensing step has an absorbance at 330 nm in the range of 0.1 to 1.5. 제14항에 있어서,
상기 감지단계에서 비색검출센서의 330nm에서의 흡광도는 0.4 내지 0.9 범위인 것인 비색검출방법.15. The method of claim 14,
Wherein the colorimetric detection sensor in the sensing step has an absorbance at 330 nm in the range of 0.4 to 0.9.
KR1020150059151A 2015-04-27 2015-04-27 COLORIMETRIC DETECTION SENSOR AND METHOD FOR p-PHENYLENEDIAMINE USING SILVER NANOPARTICLES MODIFIED WITH POLYETHYLENE GLYCOL KR101711012B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150059151A KR101711012B1 (en) 2015-04-27 2015-04-27 COLORIMETRIC DETECTION SENSOR AND METHOD FOR p-PHENYLENEDIAMINE USING SILVER NANOPARTICLES MODIFIED WITH POLYETHYLENE GLYCOL

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150059151A KR101711012B1 (en) 2015-04-27 2015-04-27 COLORIMETRIC DETECTION SENSOR AND METHOD FOR p-PHENYLENEDIAMINE USING SILVER NANOPARTICLES MODIFIED WITH POLYETHYLENE GLYCOL

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160127566A KR20160127566A (en) 2016-11-04
KR101711012B1 true KR101711012B1 (en) 2017-02-28

Family

ID=57530342

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150059151A KR101711012B1 (en) 2015-04-27 2015-04-27 COLORIMETRIC DETECTION SENSOR AND METHOD FOR p-PHENYLENEDIAMINE USING SILVER NANOPARTICLES MODIFIED WITH POLYETHYLENE GLYCOL

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101711012B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112798576B (en) * 2020-12-17 2022-05-20 浙江工商大学 Biogenic amine detection method, reagent kit and application thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101121556B1 (en) 2009-12-09 2012-03-06 한국과학기술원 Method for Detecting Analytes Using Fluorescence Quenching Induced by Gold Nanoparticle Enlargement

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101121556B1 (en) 2009-12-09 2012-03-06 한국과학기술원 Method for Detecting Analytes Using Fluorescence Quenching Induced by Gold Nanoparticle Enlargement

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Cell Biol Toxicol (2012) 28:225-237
Sensors and Actuators B 173 (2012) 682- 691
Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 140 (2015) 328-333

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160127566A (en) 2016-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jalili et al. Detection of penicillin G residues in milk based on dual-emission carbon dots and molecularly imprinted polymers
Kew et al. pH response of carboxy-terminated colorimetric polydiacetylene vesicles
Xiang et al. In situ detection of endotoxin in bacteriostatic process by SERS chip integrated array microchambers within bioscaffold nanostructures and SERS tags
Zhang et al. Ionic liquid functionalized gold nanoparticles: Synthesis, rapid colorimetric detection of imidacloprid
Li et al. Nanosensors for food safety
Rouhani et al. A novel fluorescence nanosensor based on 1, 8-naphthalimide-thiophene doped silica nanoparticles, and its application to the determination of methamphetamine
CN106928397B (en) Aflatoxin B1 molecule SERS detection method based on molecularly imprinted polymer gold filled core-shell nano
de Barros Santos et al. Fast detection of paracetamol on a gold nanoparticle–chitosan substrate by SERS
Poonthiyil et al. Gold nanoparticles decorated with sialic acid terminated bi‐antennary N‐glycans for the detection of influenza virus at nanomolar concentrations
Tian et al. Fabrication of a near-infrared excitation surface molecular imprinting ratiometric fluorescent probe for sensitive and rapid detecting perfluorooctane sulfonate in complex matrix
CN106680496A (en) Preparation of colorimetric and fluorescent double-signal nanospheres and application of colorimetric and fluorescent double-signal nanospheres to immunochromatographic quantitative detection
Saraf et al. Colorimetric detection of epinephrine using an optimized paper-based aptasensor
CN105548153B (en) Gold nanoparticle Visual retrieval glucose sensor and its preparation method and application
Rajamanikandan et al. Naked eye and optical biosensing of cysteine over the other amino acids using β-cyclodextrin decorated silver nanoparticles as a nanoprobe
Alghamdi et al. Influence of twin-headed gemini micellar system on the study of methionine amino acid with ninhydrin in buffer solution
Zhang et al. Highly sensitive and ultrastable lateral flow immunoassay based on polydopamine-coated aggregation-induced emission fluorescent microspheres with excellent fluorescence performance and biofriendly coupling strategy
Chen et al. Fly-antennae-inspired biomass-based fluorescent platform for NH3 quantitative detection and visual real-time monitoring of seafood spoilage
Wang et al. Highly sensitive fluorescent quantification of carbendazim by two-dimensional Tb-MOF nanosheets for food safety
Liu et al. Resonance Rayleigh scattering spectra of interaction of sodium carboxymethylcellulose with cationic acridine dyes and their analytical applications
KR101711012B1 (en) COLORIMETRIC DETECTION SENSOR AND METHOD FOR p-PHENYLENEDIAMINE USING SILVER NANOPARTICLES MODIFIED WITH POLYETHYLENE GLYCOL
Sun et al. Highly sensitive chiral sensing by calix [4] arene-modified silver nanoparticles via dynamic light scattering
Khalkho et al. A simple and convenient dry-state SEIRS method for glutathione detection based on citrate functionalized silver nanoparticles in human biological fluids
Zhao et al. A sensitive fluorescent assay based on gold-nanoclusters coated on molecularly imprinted covalent organic frameworks and its application in malachite green detection
Xu et al. Surface enhanced Raman scattering analysis with filter-based enhancement substrates: A mini review
Lu et al. Rapid, convenient, and ultrasensitive point-of-care sensing of histamine from fish: A Portable chromatographic platform based on derivatization reaction

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200203

Year of fee payment: 4